JP3808364B2 - アイドルストップ装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は自動車のエンジン制御に利用する。本発明は、運転中の車両が停車したことを含む一定の条件下で、エンジンを自動的に停止させるためのアイドルストップ制御に関する。本発明は、アイドルストップ制御によりエンジンが回転を停止した状態にあるとき、始動のための一定の条件が成立すると自動的に再始動させるときの制御論理の改良に関する。とくに、アイドルストップ装置が半自動変速装置を装備した車両に設けられたとき、その動作を適正化するための改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】
エンジンからの排気ガスを減少させるとともに、騒音を低減するなど環境保全のために、自動車が停車してエンジンがアイドリング状態になったときに、自動的にエンジンの回転を停止させるアイドルストップ装置が多数の車両に装備されるようになった。とくに、バスやトラックなどの大型車両については、アイドルストップ装置を装備することを求める社会的な要望が大きい。
【０００３】
アイドルストップ装置には、走行状態にある車両が停車しあるいは変速装置がニュートラルになると、クラッチが切られる、エンジン回転速度がアイドリング速度になるなどを電気的に検出し、これらを条件として運転操作がなくとも自動的にエンジンの回転を停止させる制御手段が設けてある。そして、この制御手段により自動的にエンジンの回転を停止した状態にあるとき、クラッチ・ペダルが踏まれるなどの条件にしたがって、運転者がエンジンの始動スイッチの操作を行わなくとも、自動的にエンジンを再始動するように制御されるものが知られている。このようなエンジンを自動的に停止する、あるいは再始動するように制御する装置は、停留所ごとに停止および走行をひんぱんに繰り返すことになる市内バスなどに広く利用されるようになった。
【０００４】
このようなアイドルストップ装置については、たとえば本願出願人による特許出願に係る特開平１１−１４１３６７号公報にくわしい説明がある。
【０００５】
いっぽう半自動変速装置が多くの大型車両に搭載されるようになった。ここでいう半自動変速装置とは、車両を発進させるときにはクラッチ・ペダルを利用するが、発進させた後のギヤの選択変更はそのつどクラッチ・ペダルを踏むことなく、自動的な変速制御の手順により実行される装置である。すなわち半自動変速装置を装備した車両では、車両を発進させるときには運転者はクラッチ・ペダルを踏み、シフトレバーをＤレンジ（ドライブ位置）に入れる。ついでアクセル・ペダルを踏み込みながら、クラッチ・ペダルのストロークを緩やかに戻してゆくように操作を行う。このときシフトレバーがＤレンジにあると、半自動変速装置は車速が零であるときには、自動的に変速比の大きい発進ギヤを選択し設定する。車両が発進すると、運転者が操作するアクセル・ペダルの操作量および車速の情報を取り込み、運転者がそのつどクラッチ・ペダルおよびシフトレバーを操作しなくとも、半自動変速装置が車速およびアクセル・ペダルの操作量に応じて、クラッチを切断し、適正な変速比のギヤを選択設定し、ついでクラッチを接続する動作を自動的に実行する。半自動変速装置を装備した車両では、シフトレバーがＤレンジ（ドライブ位置）にあり走行している状態から、ブレーキを踏み停車するときに、エンジン回転速度が所定値以下になると、エンジンが停止しないように自動的にクラッチを切断する制御が行われる。
【０００６】
この装置は、発進のためのクラッチ操作もすべて自動的に行われる全自動形の変速装置にくらべると、発進時に使用される燃料消費量が小さくなる利点がある。半自動変速装置を装備した車両では、運転者は走行中のギヤシフトに気をつかわなくてよいから、運転者の疲労が小さくなる利点がある。多くの大型車両は職業的な運転者により運転されるものであり、発進時に運転者の意思にしたがってこまかい速度制御ができる半自動変速装置は好評であり、トラックやバスなどの大型車両に急速に普及するようになった。
【０００７】
上記説明のアイドルストップ装置が、このような半自動変速装置を装備した車両にも利用されることになった。アイドルストップ装置の制御によりエンジンの回転を停止した状態では、運転者がクラッチ・ペダルを深く踏み込むことにより、始動スイッチを操作しなくとも、自動的に始動電動機が回転してエンジンを始動させるように制御される。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
本願発明者は、このような半自動変速装置を装備した車両について、アイドルストップ制御を行う装置に関するさまざまな試験を行ったところ、つぎのような不具合に遭遇した。すなわち、アイドルストップ制御にしたがってエンジンの回転が停止している状態で、
１．シフトレバーがＮレンジ（ニュートラル位置）以外の位置（たとえばＤレンジ）にあり、運転者がクラッチ・ペダルを踏み込むことによりアイドルストップ状態から自動的なエンジン再始動を実行させるとき、あるいは、
２．シフトレバーがＮレンジにあり、クラッチ・ペダルを踏み込むと同時にシフトレバーを操作して、これをＤレンジに切り替えるときに、
アイドルストップ装置の制御によるエンジンの再始動が円滑に実行されない場合があった。この原因を詳しく検討したところ、つぎのような現象が生じていることがわかった。
【０００９】
運転者がクラッチ・ペダルを踏み込むと、アイドルストップ装置の制御によりスタータ・リレーが起動し、始動電動機が車両のバッテリに接続される。そして同時に半自動変速装置が動作を開始して、ニュートラル状態にある変速装置を発進ギヤ（ローギヤ）に投入させる動作を実行する。このとき車両のバッテリは、まだ回転をはじめていない始動電動機に供給される大きい負荷電流により、その端子電圧が低下している状態になっていることがあり、このときに、変速装置を発進ギヤに投入制御を実行するためのエアバルブ開閉動作が円滑に実行されない場合があることがわかった。
【００１０】
そしてこの原因が明らかになれば当然のことであるが、車両のバッテリの充電量が十分に大きいときにはこのような不具合は発生することがない。バッテリの充電量が小さくなっているときに、このような不具合が発生しやすい。従来から多くのアイドルストップ装置は、バッテリの充電量が不十分であるときには、アイドルストップ制御の動作そのものを禁止するように設計されている。しかし、上記説明の不具合についても配慮してバッテリの充電量が不十分であるか否かを判定すると、バッテリの充電量の判定基準を変更しなければならない。つまり、アイドルストップ制御動作を禁止するバッテリ充電量の判定基準を充電量のかなり高い値に設定しなければならない。これはバッテリの交換周期を短くする、あるいは車両に搭載するバッテリの容量を増大させる原因にもなり、ユーザの経済的な負担を大きくすることになるから望ましいことではない。
【００１１】
本発明はこのような背景に行われたものであって、アイドルストップ装置がエンジンを再始動させるときの動作を円滑に行うことができるアイドルストップ装置を提供することを目的とする。本発明は、運転者がクラッチ・ペダルの踏み込みを行う前に、あるいはクラッチ・ペダルを踏み込むと同時に、シフトレバーをＮレンジ以外の位置に操作しても、再始動の動作を円滑に実行することができるアイドルストップ装置を提供することを目的とする。本発明は、車両に搭載するバッテリに余分な性能を要求することなく、上記不具合に対するきわめて経済的な解決手段を提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明は、エンジンを始動させるタイミングと変速装置にギヤを設定するタイミングとが重なるときに、わずかな時間ｔだけ始動電動機への電流供給を遅らせて、変速装置にギヤを設定する動作を先に実行することを最大の特徴とする。
【００１３】
変速装置に所望のギヤを設定する動作では、電気信号によりエアバルブの制御を行い、そのエアバルブを通過した空気圧により、エアシリンダ内のピストンが作動しギヤの機械的な投入設定を実行する。このエアバルブの電気信号による動作時間はきわめて短い。このエアバルブの制御時間は十分の一秒のオーダである。電気信号によりエアバルブの制御が完了したあと、それにつづくエアシリンダの機械的な動作にはあるていどの時間がかかるが、この間にバッテリの端子電圧が低下してもこの機械的な動作には影響がない。
【００１４】
これに対して、変速装置のギヤ設定より先に始動電動機の回転起動を行うように構成すると、始動電動機に電流が供給され、電動機が回転を始めてその負荷電流が小さくなるまでには１秒以上の時間を要する。したがって、先に始動電動機に電流を供給して、つぎにエアバルブの制御を行うことにするより、先にエアバルブの制御を開始させ、始動電動機への電流供給を遅らせることが合理的である。
【００１５】
さらに運転者は、エンジンが回転すると、その音響を聞いて車両を発進させることができる状態になったものと認識する。したがって運転感覚としては、エンジンが始動してから後に変速装置のギヤ設定の制御を実行するより、先に変速装置の制御を行い、その後にエンジンを始動させることが合理的である。
【００１６】
すなわち本発明は、設定された停止の条件が成立するときにエンジン停止のための運転操作がなくともエンジンの回転を自動的に停止させる制御手段と、この制御手段により回転を停止させた状態にあるエンジンを設定された再始動の条件が成立するときにエンジン始動のための運転操作がなくともエンジンを自動的に始動させる制御手段とを備えたアイドルストップ装置において、
エンジンを自動的に始動させるタイミングと変速装置のギヤ投入動作のタイミングとが重なる場合には、始動電動機に電流を供給するタイミングを時間ｔだけ遅らせる遅延手段を備えたことを特徴とする。
【００１７】
変速制御装置として半自動変速装置が装備され、前記エンジンを自動的に始動させるタイミングと変速装置のギヤ投入動作のタイミングとが重なる場合とは、エンジン停止状態で変速装置本体がニュートラルの状態にあり、シフトレバーがＮレンジ以外の位置にある状態でクラッチ・ペダルが踏み込まれた場合を含む構成とすることができる。前記タイミングを遅らせる時間ｔは０．１秒ないし１．０秒とすることが適当である。この時間ｔについての数値はあくまでも例示であり、エンジンおよび変速装置の特性その他を配慮して、車両の設計に対応して最適な値を個々に定めるべき値である。
【００１８】
【発明の実施の形態】
実施例装置の図面を利用して本発明実施例装置についてさらに詳しく説明する。図１は本発明実施例装置について制御系とハードウェアとの関係を表示する構成図である。図２は本発明実施例装置の特徴ある制御についての制御フローチャートである。
【００１９】
図１を参照して、はじめに半自動変速装置とアイドルストップ制御装置との関連について説明する。エンジン１の回転出力は、クラッチ２を介して、変速装置３を経由し、プロペラ軸４に伝達される。本発明の装置は、このクラッチ２および変速装置３を制御するために半自動変速装置が利用されている。運転者による運転操作は、アクセル・ペダル５、ブレーキ・ペダル６、クラッチ・ペダル７、パーキング・ブレーキ・レバー８、およびシフトレバー９から入力される。操舵系の操作については、本発明と直接関係がないので図面上の記載および説明を省略する。
【００２０】
半自動変速装置は、プログラム制御回路である半自動変速装置ＥＣＵ１０により制御される。プログラム制御回路は、半導体チップおよびその周辺ハードウェアと、その半導体チップにインストールされたソフトウェアとにより構成される。半自動変速装置ＥＣＵ１０は、本発明の特徴であるアイドルストップＥＣＵ１１と、エンジン１の燃料噴射ポンプ１４を制御するエンジンＥＣＵ１２と通信ライン１３により連結され、相互に情報を交換することができるように構成される。アイドルストップＥＣＵ１１およびエンジンＥＣＵ１２もプログラム制御回路である。
【００２１】
半自動変速装置ＥＣＵ１０には、アクセル・ペダル５の操作情報、クラッチ・ペダル７の操作情報、シフトレバー９の位置情報、車速センサ１５からの車速情報が入力する。そして半自動変速装置ＥＣＵ１０の制御出力は、クラッチアクチュエータ１７に供給する空気圧を制御するエアバルブ１８、変速装置アクチュエータ１９を制御するエアバルブ２０、および変速装置３がニュートラル状態にあることを示すニュートラルリレー１６に供給される。アイドルストップＥＣＵ１１には、クラッチ・ペダル７の操作情報、パーキング・ブレーキ・レバー８の操作情報、シフトレバー９の操作情報、ニュートラルリレー１６の状態情報、および車速センサ１５からの車速情報が入力し、その制御出力は、通信ライン１３を介して半自動変速装置ＥＣＵ１０およびエンジンＥＣＵ１２に供給されるとともに、エンジン１のスタータリレー２１に供給される。エンジンＥＣＵ１２は、エンジン１の状態を制御する制御装置であり、アクセル・ペダル５の操作情報、およびエンジン回転センサ２２の回転情報を入力とし、燃料噴射ポンプ１４に制御出力を供給する。
【００２２】
このように構成された装置での、車両発進走行動作について説明すると、車両が停止状態にあるとき、運転者はクラッチ・ペダル７を深く踏み込むとクラッチ２が切れ、シフトレバー９をＤレンジ（ドライブ位置）に投入すると、半自動変速装置ＥＣＵ１０は、エアバルブ２０を制御して変速装置アクチュエータ１９に空気圧を送り、変速装置３を発進ギヤに設定する。ついでアクセル・ペダル５が踏み込まれると、エンジンＥＣＵ１２は燃料噴射ポンプ１４を制御して、エンジン１の回転速度を上昇させる。運転者の操作により、クラッチ・ペダル７のストロークが緩やかに小さくなるに応じて、クラッチ２が緩やかに接続され車両が発進する。クラッチ２が接続状態になると、そのあとはアクセル・ペダル５の操作情報にしたがって、エアバルブ１８および２０を制御して、クラッチ２を切断しては変速装置３のギヤを切替え設定し、クラッチ２を接続させる動作を繰り返し自動的に実行する。すなわち、運転者は発進時にはクラッチ・ペダル７を操作するが、その後はクラッチ・ペダル７もシフトレバー９も操作する必要がなく、アクセル・ペダル５の操作にしたがって、クラッチ２が切断接続され変速装置３のギヤは自動的に最適なものが選択設定されてゆく。
【００２３】
つぎにアイドルストップ制御に伴うエンジンの回転停止について説明する。運転者が、ブレーキ・ペダル６を踏み車速を減速させてゆくと、半自動変速装置ＥＣＵ１０は、エンジン１の回転が停止する直前にクラッチ２を切断状態に制御する。そしてこのとき、車速が零になり、シフトレバー９がＮレンジ（ニュートラル位置）に操作されることになると、つぎに列挙する条件
（１）車両が停車している、
（２）エンジンの回転速度がアイドリング速度にある、
（３）シフトレバーがＮレンジにある、
（４）クラッチ・ペダルが解放されている、
（５）パーキングブレーキが制動状態にある
がすべて同時に成立したときからｔ₁ 秒後に、アイドルストップＥＣＵ１１は通信ライン１３から、エンジンＥＣＵ１２にエンジン停止要求信号を送出する。エンジンＥＣＵ１２は、燃料噴射ポンプ１４の燃料供給を遮断しエンジン１は回転を停止する。ｔ₁ 秒は一例として０．５秒から２秒の間に設定される。
【００２４】
さらにアイドルストップ制御によりエンジン回転が停止している状態から、自動的にエンジンを再始動させる制御について説明する。再始動は原則的に
（６）変速装置がニュートラルの状態にある、
（７）クラッチ・ペダルが所定より深く踏まれた
なる条件が同時に成立するときに自動的に実行される。運転操作の感覚としては、クラッチ・ペダル７を深く踏み込むことによりエンジンは再始動することになる。上記条件（６）変速装置がニュートラルの状態にあるとは、シフトレバー９がＮレンジにあるということではなく、変速装置３のハードウェアがニュートラル位置にあるということである。運転者は、クラッチ・ペダル７を踏み込みながら同時にシフトレバー９をＤレンジに操作してもよいし、クラッチ・ペダル７を踏み込むよりわずかに先にシフトレバー９をＤレンジに操作してもよい。このように運転操作の手順に余裕をもたせることが快適な運転になる。
【００２５】
ここで本発明の特徴とするところは、アイドルストップ制御により停車状態にあるとき、運転者がクラッチ・ペダル７を踏み込んでエンジンを再始動するときの手順に係わる。運転者がクラッチ・ペダル７を踏み込むとほとんど同時に、あるいはクラッチ・ペダル７を踏み込むよりわずかに先に、シフトレバー９をＤレンジに操作することがあると、変速装置３の発進ギヤ設定動作のタイミングと、エンジン１のスタータリレーが始動電動機をバッテリに接続するタイミングとが重なることになる。そうすると上で説明したように、回転を開始していない始動電動機に供給する負荷電流によりバッテリの端子電圧が降下し、エアバルブ２０の動作が適正に実行されない場合が生じる。
【００２６】
本発明の装置ではこのような状態になったときには、アイドルストップＥＣＵ１１の中にソフトウェアとして設定された遅延手段が起動し、時間ｔだけスタータリレー２１に電流を供給するタイミングを遅らせるように制御する。この時間ｔはエアバルブ２０の特性および変速装置アクチュエータ１９の特性により定められる。発明者がいくつかの種類の装置について試験をおこなったところ、この時間ｔは、０．１秒から１．０秒の間に設定すればよいことがわかった。標準的な装置についてさらに例示すると、この時間ｔは０．２秒が最適であった。この時間はきわめて短い時間であり、この程度の時間だけ始動電動機の作動が遅れても、運転者の運転感覚にはまったく影響がないこともわかった。
【００２７】
図２に本発明実施例装置の再始動時の制御について、その要部をフローチャートで示す。すなわち、エンジンは自動停止中であり、変速装置本体はニュートラル位置にあるという再始動の条件が成立したとき、シフトレバー９がＮレンジにあればよいが、Ｎレンジにないときには、クラッチ・ペダル７が踏み込まれると、ソフトウェアによる遅延手段を起動させて、所定の時間ｔ秒が経過してから自動始動ルーチンを実行する。このｔ秒間に半自動変速装置ＥＣＵ１０によるエアバルブ２０の動作は完了しているから、スタータリレー２１が作動して始動電動機をバッテリに接続しても、半自動変速装置の制御が混乱することは回避される。
【００２８】
【発明の効果】
本発明により、アイドルストップ装置がエンジンを再始動させるときの動作を円滑に行うことができる。すなわち、運転者が再始動のためクラッチ・ペダルの踏み込みを行う前に、あるいはクラッチ・ペダルを踏み込むとほとんど同時に、シフトレバーをＮレンジ以外の位置に操作しても、再始動の動作を円滑に実行することができる。本発明は、運転者の運転感覚を損なうことなく、車両に搭載するバッテリに余分な性能を要求することがない、きわめて合理的かつ経済的な解決手段を提供するものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明実施例のブロック構成図。
【図２】本発明実施例装置の要部動作を説明するフローチャート。
【符号の説明】
１ エンジン
２ クラッチ
３ 変速装置
４ プロペラ軸
５ アクセル・ペダル
６ ブレーキ・ペダル
７ クラッチ・ペダル
８ パーキング・ブレーキ・レバー
９ シフトレバー
１０ 半自動変速装置ＥＣＵ
１１ アイドルストップＥＣＵ
１２ エンジンＥＣＵ
１３ 通信ライン
１４ 燃料噴射ポンプ
１５ 車速センサ
１６ ニュートラルリレー
１７ クラッチアクチュエータ
１８ エアバルブ
１９ 変速装置アクチュエータ
２０ エアバルブ
２１ スタータリレー
２２ エンジン回転センサ

Claims (2)

1. 設定された停止の条件が成立するときにエンジン停止のための運転操作がなくともエンジンの回転を自動的に停止させる手段と、この手段により回転を停止させた状態にあるエンジンを設定された再始動の条件が成立するときにエンジン始動のための運転操作がなくともエンジンを自動的に始動させる手段とを備えたアイドルストップ装置において、
   変速制御装置として半自動変速装置が装備され、
   エンジンを自動的に始動させるタイミングと変速装置のギヤ投入動作のタイミングとが重なる場合には、始動電動機に電流を供給するタイミングをギヤアクチュエータのエアバルブ制御が完了するまで遅らせる遅延手段を備え、
   前記エンジンを自動的に始動させるタイミングと変速装置のギヤ投入動作のタイミングとが重なる場合とは、エンジン停止状態で変速装置本体がニュートラルの状態にあり、シフトレバーがＮレンジ以外の位置にある状態でクラッチ・ペダルが踏み込まれた場合を含む
   ことを特徴とするアイドルストップ装置。
2. 前記エアバルブ制御が完了するまでの時間は０．１秒ないし１．０秒である請求項１記載のアイドルストップ装置。

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